Подбор сечения колонны

Геометрическая длина колонны Н_к= Н – t_покр – t_пл + h_з (рис. 12),

где Н = 7м – отметка верха перекрытия;

t_покр = 0,03м – толщина асфальтового покрытия пола;

t_пл = 0,1м – толщина монолитной железобетонной плиты;

h_з = 0,4м – заглубление подошвы колонны относительно уровня пола (находится в пределах 0,3–0,8м, чтобы детали опорного узла колонны (базы колонны) не выступали над поверхностью пола).

Н_к = 7м – 0,1м – 0,03м+ 0,4м =7,27м.

Расчетная длина колонны при потере устойчивости из плоскости «Х» (µ_х= 1, рис. 12). Расчетная длина колонны при потере устойчивости из плоскости «У» (µ_у= 0,7, рис. 12).

По таблице 50* [1] назначаем для колонн сталь С245 по ГОСТ 27772-88* с расчетным сопротивлением по пределу текучести R_y = 2450кгс/см² и с расчетным сопротивлением срезу R_s = 0,58R_y = 1421кгс/см². Коэффициент условий работы γ_c = 1 (таблица 6* [1]).

Колонна загружена силой N=2R₂=2∙61571кгс=123,1тс. Силу N можно определить другим способом, как нагрузку с грузовой площади перекрытия размерами 12×6,2м: .

Зададимся гибкостью колонны λ и определим площадь ее сечения, необходимую для обеспечения общей устойчивости: (φ – коэффициент продольного изгиба).

Гибкость колонны на основании опыта проектирования ориентировочно можно принять в пределах от 60 до 90. Выбираем и из таблицы 72 [1] находим .

Площадь .

Сечение колонны назначаем в виде сварного двутавра (рис. 13). Для создания наиболее экономичного сечения следует стремиться к выполнению условия равноустойчивости колонны . Приняв в первом приближении , получим требуемые величины радиусов инерции: , .

Используем зависимости для двутаврового сечения колонны , и получим , . По условию равноустойчивости ширина полок получается в 2,5 раза больше, чем высота двутавра, что дает весьма неудобное для изготовления и монтажа сечение колонны. По условиям изготовления ширина полок принимается обычно не более чем высота сварного двутавра. Кроме того, должны выполняться пропорции, характерные для стальных колонн зданий и сооружений, . Поэтому, используя приведенное выше соотношение между h и Н_к, назначим высоту сечения h = 30см, а ширину полок примем b = h = 30см.

Выберем толщину стенки колонны, назначив ее минимально возможной по требованиям местной устойчивости (п.7.14* [1]). Определяем для этого значение условной гибкости: . Для двутаврового сечения при по таблице 27* [1] находим . Преобразовав формулу п.7.14* [1], определяем требуемую толщину стенки: . Приняв h_w≈0,97h, получим .

В соответствии с ГОСТ на листовой прокат назначаем толщину t_w = 6мм, и тогда толщина полок колонны получается равной . Принимаем t_f = 1,2см.

Для полок колонны должно выполняться требование п. 7.23* [1] по обеспечению местной устойчивости:

,

где b_ef = (b – t_w)/2 = 14,7см – свес полки колонны (рис. 13).

Получим – для полок колонны требования местной устойчивости выполнены. Стенку будем изготавливать из универсальной стали и поэтому ее ширину округляем до ближайшего значения, указанного в ГОСТ 82-70.

Скомпонованное сечение показано на рисунке 13.

Рис. 13. Сечение колонны

Определяем для сечения колонны все необходимые геометрические характеристики:

.

. .

.

.

Выполним проверку общей устойчивости колонны при центральном сжатии. В соответствии с п.5.2 [1]

,

где – наименьшее из величин и .

Гибкости колонны , . Наибольшей гибкости () из значений и соответствует наименьшая величина (). По таблице 72 [1] с применением интерполяции для находим и выполняем проверку:

. Устойчивость колонны обеспечена. Недонапряжение составляет .

Если устойчивость колонны не обеспечена или недонапряжение получается более чем 10÷15%, то необходима корректировка размеров сечения колонны.

Для окончательно подобранного сечения колонны, уточнив значение условной гибкости, которая будет равна , необходимо убедиться, что обеспечена местная устойчивость поясов и стенки в соответствии с п.7.14* и п.7.23* [1].

Поиск по сайту: